» Ngành Xi măng đang đối diện với những thách thức chưa từng có khi mục tiêu phát triển bền vững ngày càng khắt khe và yêu cầu vận hành thiết bị ổn định vẫn phải được đảm bảo. Với việc sản xuất xi măng chiếm gần 8% lượng phát thải CO₂ toàn cầu, áp lực giảm thiểu tác động môi trường ngày càng lớn. Trong bối cảnh này, giải pháp retrofit (cải tạo, chuyển đổi hệ thống hiện hữu) hệ thống lọc bụi tĩnh điện (Electrostatic Precipitator - ESP) sang lọc túi vải (Fabric Filter - FF) nổi lên như một hướng đi hiệu quả, giúp các nhà máy vừa đáp ứng quy định phát thải, vừa tiết kiệm chi phí và tối ưu vận hành.
Cải tạo hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) thành lọc túi vải (FF) không phải là ý tưởng mới, nhưng cách triển khai lại quyết định sự khác biệt. Bằng việc tận dụng khung vỏ sẵn có, tích hợp công nghệ lọc hiện đại và hệ thống điều khiển thông minh, giải pháp retrofit này giúp các nhà máy xi măng đạt được hiệu quả lọc khí ổn định, giảm phát thải CO₂ từ cả quá trình vận hành lẫn thi công, đồng thời tạo nên sự cân bằng giữa lợi ích kinh tế và mục tiêu bền vững dài hạn.
Thách thức của hệ thống ESP cũ và động lực chuyển đổi
Các hệ thống lọc bụi tĩnh điện đã từng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát bụi, nhưng theo thời gian, hiệu suất suy giảm, nhu cầu bảo trì tăng cao và lượng phát thải có thể vượt ngưỡng cho phép. Những biến động trong phối liệu hoặc nhiên liệu sản xuất vốn rất phổ biến trong ngành Xi măng càng khiến ESP khó duy trì sự ổn định. Khi đó, nhà máy đứng trước nguy cơ không đáp ứng được quy chuẩn môi trường đang ngày càng nghiêm ngặt.
Trong khi đó, lọc túi vải đem lại hiệu quả ổn định hơn, giúp khí thải luôn nằm trong ngưỡng kiểm soát. Nhưng việc thay thế toàn bộ hệ thống bằng một thiết bị mới thường quá tốn kém và phức tạp. Chính vì vậy, retrofit ESP sang FF tức là cải tạo thiết bị hiện hữu để lắp đặt túi lọc vải trở thành giải pháp vừa khả thi về kinh tế, vừa bền vững về môi trường.
Thiết kế linh hoạt và lợi ích kép từ cải tạo
Điểm nổi bật của phương án retrofit là tính linh hoạt, không áp dụng một khuôn mẫu chung cho tất cả nhà máy. Ở những dây chuyền không yêu cầu vận hành liên tục trong khi bảo trì, có thể thay thế điện cực và bản cực ESP bằng tấm ống để treo túi lọc. Trong cấu hình đơn giản này, phân bố dòng khí là yếu tố sống còn, thường được phân tích và điều chỉnh bằng công cụ mô phỏng động lực học chất lỏng (CFD) để đảm bảo luồng khí đi qua túi lọc đồng đều.
Simatek đặc biệt chú trọng đến phân phối dòng khí là yếu tố then chốt khi cải tạo trong các vỏ ESP hiện có. Phân tích CFD được sử dụng để tối ưu hóa đường đi của dòng khí, giảm đỉnh vận tốc và đảm bảo hiệu suất lọc cùng tuổi thọ túi lọc.
Với các nhà máy cần hiệu suất cao hơn, hệ thống có thể được thiết kế ở mức độ phức tạp hơn: tách riêng thành các khoang lọc độc lập, bổ sung tấm phân phối khí và cửa gió riêng biệt. Tuy đầu tư ban đầu lớn hơn, nhưng hiệu quả thu được xứng đáng nhờ hệ thống lọc túi vải có độ tin cậy cao, khả năng vận hành ổn định lâu dài. Một lợi ích quan trọng khác là tiết kiệm vật liệu kết cấu: cải tạo ESP thay vì xây mới có thể giảm khoảng 50% lượng thép cần thiết, thậm chí hơn nữa tùy điều kiện từng công trường. Điều này không chỉ giảm chi phí trực tiếp, mà còn cắt giảm phát thải CO₂ gắn liền với quá trình sản xuất, vận chuyển và lắp dựng thép. Rõ ràng, retrofit mang lại lợi ích kép: vừa thương mại, vừa bền vững.
Bên trái: Dự án chuyển đổi tại Trung Mỹ: ống dẫn khí bên trong với lưới phân phối khí và van gió ra. Retrofit hoàn thành trong khoảng 30 ngày.
Bên phải: Dự án chuyển đổi tại Nam Mỹ: phân phối dòng khí đơn giản bên trong, không có van. Retrofit hoàn thành trong khoảng 20 ngày.
Vận hành liên tục, tối ưu không gian và tuổi thọ túi lọc
Một thách thức lớn trong cải tạo hệ thống lọc bụi tĩnh điện là làm sao để bảo trì hệ thống mà không phải dừng sản xuất. Trước đây, giải pháp thường là bổ sung các ống dẫn ngoài, song điều này làm tăng diện tích lắp đặt, gây phức tạp trong thi công và tạo thêm tổn thất áp suất. Những thiết kế retrofit hiện đại đã giải quyết bằng cách tích hợp ống dẫn khí và bộ phân phối ngay trong vỏ ESP, cho phép bảo trì từng khoang lọc trong khi hệ thống vẫn vận hành. Cách tiếp cận này giúp giảm đáng kể chi phí lắp đặt, hạn chế thất thoát áp suất, đồng thời giữ cho toàn bộ hệ thống gọn nhẹ và hiệu quả năng lượng cao hơn.
Dự án tại châu Á: hệ thống ống dẫn khí bên trong với lưới phân phối khí, van gió vào và ra. Giải pháp hoàn chỉnh cho phép bảo trì trực tuyến. Thời gian retrofit ước tính: khoảng 30 ngày.
Ngoài ra, công nghệ túi lọc dài ngày càng trở thành nhân tố quan trọng, đặc biệt trong các nhà máy hạn chế về không gian. Việc kéo dài túi lọc cho phép tăng diện tích bề mặt lọc mà không cần mở rộng diện tích nền. Trong các dự án retrofit, điều này giúp tích hợp thêm lưới phân phối khí và các chức năng bảo trì bên trong vỏ ESP cũ mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất lọc hoặc tuổi thọ của túi lọc.
Tối ưu hiệu quả lọc khí
Một hệ thống lọc hiện đại không thể thiếu khả năng điều khiển thông minh, bởi hiệu quả phụ thuộc không chỉ vào thiết kế cơ khí, mà còn vào cách nó thích ứng với điều kiện vận hành luôn biến động. Hệ thống SimControl Advance®, với module EVO-II, được phát triển nhằm giám sát và điều chỉnh toàn bộ quá trình lọc khí theo thời gian thực. Các chức năng như điều chỉnh tự động tham số làm sạch, kiểm soát chênh áp và thời gian xung khí, hay phát hiện sớm hư hỏng túi lọc bằng công nghệ Burst Bag Detection (BBD) đều góp phần ngăn chặn sự cố đột xuất, kéo dài tuổi thọ thiết bị và đảm bảo hiệu suất ổn định ngay cả trong điều kiện tải trọng cao.
Tự động hóa giúp hệ thống vận hành dự đoán được, giảm hao mòn và tối ưu năng lượng, từ đó đem lại lợi ích kép: hiệu quả vận hành cao hơn và chi phí vận hành thấp hơn.
Triển vọng dài hạn
Cải tạo hệ thống lọc bụi tĩnh điện sang lọc túi vải không chỉ là giải pháp tình thế, mà là con đường chiến lược giúp các nhà máy xi măng đạt chuẩn môi trường, duy trì sự ổn định sản xuất và tối ưu chi phí đầu tư. Nhờ tận dụng hạ tầng sẵn có và kết hợp với công nghệ lọc, công nghệ túi lọc dài cùng hệ thống điều khiển thông minh, các dự án retrofit mang đến sự cân bằng hiếm có giữa kinh tế và bền vững.
Đối với một ngành đang chịu sức ép lớn về phát thải CO₂ và yêu cầu khắt khe từ cả thị trường lẫn cơ quan quản lý, đây là lựa chọn hiện đại và thiết thực. Với tầm nhìn dài hạn, retrofit không chỉ nâng cao năng lực cạnh tranh cho doanh nghiệp mà còn khẳng định cam kết của ngành Xi măng trong tiến trình phát triển bền vững toàn cầu.
dịch từ Worldcement
